La causa de un temblor es la liberacin sbita de energa dentro del interior de la Tierra por un reacomodo de sta. Este reacomodo se lleva a cabo mediante el movimiento relativo entre placas tectnicas. Las zonas en donde se lleva a cabo este tipo de movimiento se conocen como fallas geolgicas (la falla de San Andrs es un ejemplo) y a los temblores producidos se les conoce como sismos tectnicos. No obstante existen otras causas que tambin producen temblores. Ejemplo de ello son los producidos por el ascenso de magma hacia la superficie de la Tierra. Este tipo de sismos, denominados volcnicos, nos pueden servir de aviso de una posible erupcin volcnica.Causa de los sismos Las causas que originan los sismos son explicadas por diversas teoras donde la ms confiable es la denominada teora de las placas tectnicas. Segn sta la Tierra est cubierta por varias capas de placas duras denominadas litosfera apoyadas sobre una relativamente suave denominada astenosfera, donde el terremoto o sismo es causado por la abrupta liberacin de la deformacin acumulada en las placas durante un periodo de tiempo dado, debido a que las placas se mueven como cuerpos rgidos sobre una capa ms suave. En los lmites de las placas se encuentran: cordilleras donde nuevo material aflora, zonas orognicas en el cual las placas penetran al interior y fallas; en estas dos ltimas es donde con mayor frecuencia se originan los sismos. Asentamientos, subsidencia y fractura del terreno Las vibraciones del terreno inducidas por un sismo suelen producir frecuentemente la compactacin de depsitos de material granular y trae como consecuencia un asentamiento del terreno que puede ocasionar el colapso en un edificio u obras de ingeniera. Por otra parte, extensas zonas han sufrido subsidencia o descenso del Facultad de Arquitectura y Diseo Prof. Jorge O. Medina M. Universidad de Los Andes, Venezuela Sistemas Estructurales 30 nivel del terreno, debido a la compactacin de suelos sin cohesin. Por ello zonas bajas cercanas a la costa han quedado inundadas despus de un terremoto. Tambin los terremotos generan desplazamientos a lo largo de una falla superficial que genera una fractura en el terreno y colapsos de rellenos saturados y mal compactados. Licuefaccin La licuefaccin es un fenmeno que consiste en la compactacin de suelos granulares saturados poco densos causado por la vibracin, ha sido una de las causas ms dramticas de los daos a edificaciones y obras civiles durante un movimiento telrico. Este se manifiesta en la superficie en forma de volcanes de lodo y genera en el suelo unas condiciones similares a las de la arena movediza donde se reduce la resistencia al corte del suelo.Obras construidas Las prdidas por la destruccin de edificaciones y obras construidas han sido cuantiosas. Ciudades enteras han sido reducidas a escombros y ciertos tipos de viviendas han demostrado ser vulnerables a los sismos. Las construcciones de adobe8 por ejemplo, no poseen resistencia a cargas laterales y han colapsado durante sismos de moderada a alta intensidad. De manera similar las viviendas de bahareque que debido al deterioro son vulnerables a sismos violentos. Tampoco las edificaciones a base de mampostera, ladrillo o piedra, sin reforzar son aptas para resistir el movimiento violento del terreno y estn sujetas a sufrir graves daos y colapso durante un terremoto. Edificios con sistemas y materiales constructivos ms recientes como el concreto reforzado, no han resistido el movimiento del terreno y han colapsado cuando su diseo y ejecucin han sido deficientes. Las obras de ingeniera civil en general, como puentes, tanques y muelles, son tambin vulnerables a sufrir dao y colapso durante sismos intensos. (Sauter, 1989) Consideraciones generales de los efectos ssmicos en las estructuras Variables para el control de la respuesta estructural Fuerza de inercia La fuerza de inercia es la generada por el movimiento ssmico del suelo que se transmite a los edificios apoyados sobre el terreno debido a que la base del edificio tiende a seguir el movimiento del suelo y la masa del edificio por inercia se opone a ser desplazada dinmicamente y seguir el movimiento de su base (vase Figura 9). Fuerza de Inercia Fuerza en el terreno Figura 9. Fuerzas de Inercia. Estas fuerzas de inercia son producto de lo que la segunda ley de Newton define como: F=m*a, donde la masa (m) del edificio, debido a la aceleracin de las ondas ssmicas (a). En tal sentido, la masa (contenida en el edificio) va a generar la fuerza ssmica que es directamente proporcional a ella y a la aceleracin, por lo que determinar las masas del edificio es un proceso importante en el anlisis ssmico. La masa de la construccin debe incluir todas las de carcter permanente o muertas en la estructura ms aquellos valores probables de las cargas variables, mviles o vivas. Por lo general se supone que la masa est concentrada a nivel de piso en cada uno de los entrepisos9 . (Bazn y Meli, 2001; Rosenblueth, 1991) Perodo y resonancia El perodo es el tiempo en que tarda un objeto en cumplir un ciclo cuando vibra, es una caracterstica nica del objeto y no se altera a menos que sea forzado a cambiarlo. En un edificio el perodo (T) depende de la relacin entre la masa y la rigidez del sistema (K), como se nota en la frmula para calcular el periodo de un sistema de un grado de libertad (Ecuacin 1). T = 2 M K (1) La respuesta ssmica de un sistema elstico de un grado de libertad depende de su periodo de vibracin, lo que indica que la respuesta mxima de una estructura ante un temblor vare principalmente por el periodo de vibracin. Para cambiar el perodo de vibracin se debe variar la masa o la rigidez del edificio. En general, un proyectista tiene poca libertad para modificar la masa del edificio. Mayor es la amplitud en que puede variar la rigidez lateral, principalmente dependiendo del sistema estructural que se elija, el cual puede ser relativamente flexible, cuando es a base de prticos o muy rgido cuando tiene muros estructurales. Por otra parte, los periodos de vibracin de un edificio aumentan con el nmero de pisos, por lo que se acostumbra a numerar a las T en orden decreciente; as el primer perodo T1 (llamado periodo fundamental) tiene el mayor valor y el ltimo, Tn, el menor (vase Figura 10). En cada perodo se obtiene una deformada llamada modo de vibracin. (Bazn y Meli, 2001) m1 m2 m3 m4 m1 m3 m4 m2 m1 m2 m3 m4 m1 m2 m3 m4 Primer Modo T1 Segundo Modo T2 Tercer Modo T3 m1 m2 m3 m4 Cuarto Modo T4 Periodo Fundamental Figura 10. Modos de vibracin de un sistema de 4 niveles o 4 grados de libertad. La relacin entre el periodo fundamental del edificio (TE) y el periodo dominante del suelo (TS) influye en la respuesta de una estructura real10. Si se someten varios sistemas de un grado de libertad con diferentes periodos a un movimiento del terreno, cada uno responde de manera diferente; la amplitud de su respuesta depende esencialmente de la relacin entre el periodo de la estructura y el periodo dominante del movimiento del suelo (TE/TS). La resonancia ocurre cuando esta relacin esta cerca de la unidad, ya que la amplitud de la respuesta es mayor. Por ello, es conveniente evitar esta situacin en los edificios, alejando el valor TE del TS, ya que de ser as, estaran sujetos en cada sismo fuerzas grandes. Es recomendable procurar que la relacin este fuera del rango indicado en la Ecuacin 2. 0,7 1,2 S E T T (2) Por lo general cuando el movimiento del terreno es lento, con periodos dominantes largos, son las estructuras altas y flexibles donde se amplifican las vibraciones y generan aceleraciones ms elevadas y por ende fuerzas ssmicas mayores. Por el contrario, movimiento de periodo corto afectan ms a las estructuras bajas y rgidas (Bazn y Meli, 2001; Rosenblueth, 1991) Amortiguamiento El amortiguamiento es una caracterstica estructural que influye en la respuesta ssmica porque decrece el movimiento oscilatorio, se expresa normalmente como una fraccin del amortiguamiento crtico (), o amortiguamiento donde el movimiento resultante en vez de ser oscilatorio decrece exponencialmente con el tiempo hasta hacerse cero. En las estructuras el amortiguamiento es generado por las fricciones internas de los elementos, apoyos, elementos no estructurales, etc.., todos estos disipan la energa ssmica. La magnitud de la disminucin de estos efectos es difcil de cuantificar con precisin, por ello los reglamentos indican aproximadamente un amortiguamiento igual al 5% del crtico. (Bazn y Meli, 2001) Ductilidad La ductilidad se refiere a la capacidad de un sistema estructural de sufrir deformaciones considerables (por encima del lmite elstico) bajo una carga aproximadamente constante, sin padecer daos excesivos. Esta es una propiedad muy importante en una estructura que debe resistir efectos ssmicos, ya que elimina la posibilidad de una falla frgil y adems suministra una fuente adicional de amortiguamiento. Es por ello que una parte importante del diseo ssmico consiste en proporcionar a la estructura (adems de la resistencia necesaria), la capacidad de deformacin que permita la mayor ductilidad posible para salvar as un edificio del colapso. La ductilidad , segn la Ecuacin 3, se define como el cociente entre el mximo desplazamiento (p) y el desplazamiento de cedencia (y). (Bazn y Meli, 2001; Rosenblueth, 1991; Wakabayashi y Martinez, 1988) y p = (3) Resistencia y rigidez La resistencia y la rigidez son los dos aspectos ms importantes del diseo ssmico. La resistencia es el parmetro de diseo donde se busca que las dimensiones de los elementos garanticen la integridad de la estructura sometida a todas las combinaciones de carga posibles y la rigidez relaciona la deformacin de la estructura con las cargas aplicadas; este parmetro asegura que la estructura cumpla con las funciones impuestas. La rigidez lateral se refiere a la deflexin horizontal de piso a piso y previene as que la estructura se salga del alineamiento vertical ms all de una cantidad dada. El desplazamiento se debe limitar a causa de su efecto sobre los muros divisorios, fachadas, plafones y en la comodidad de los ocupantes. Tambin, la deflexin horizontal excesiva puede hacer que las cargas se apliquen excntricamente sobre las columnas lo que genera un momento flector, el cual aumenta el desplazamiento lateral que a su vez incrementa el momento flector, continuando hasta llegar al colapso, este efecto se denomina P-. Como medida de control para la rigidez necesaria de una estructura se utiliza el desplazamiento relativo de entrepiso11 que representa una medida de la respuesta de un sistema estructural sujeto a cargas laterales. Resulta conveniente el uso de un ndice adimensional de este desplazamiento, al dividir el desplazamiento relativo del entrepiso entre la altura del mismo se obtiene en el ndice . Este ndice se denomina distorsin de entrepiso o deriva y es el ms empleado para cuantificar la respuesta de edificios, a fines de comparar el comportamiento de diferentes sistemas y para estimar el grado de dao que puede presentarse, tanto en la estructura misma como en los elementos no estructurales. (Arnold y Reitherman, 1991; Bazn y Meli, 2001) Distribucin de las fuerzas de inercia Las fuerzas de inercia que se generan sobre una estructura son funcin de la masa, rigidez y amortiguamiento; pero conocer el punto de aplicacin de la fuerza es primordial, ya que estas se pueden amplificar y en algunos casos puede ser muy grande esta amplificacin.erminando la ubicacin de las resultantes en cada piso a nivel de losa. Los puntos geomtricos que permiten ponderar la amplificacin de las fuerzas de inercia se indican a continuacin (Ambrose y Vergun, 2000). Centro de masas La resultante de la fuerza de inercia en cada entrepiso se ubica en el centro de masa (CM), que es el lugar geomtrico o punto en el entrepiso donde todo el movimiento puede representarse solamente por el movimiento del centro de masas. Centro de cortante Un edificio sometido a una carga ssmica es similar a una viga en volado, por lo que la base del edificio es la que est sometida a la mayor fuerza por sostener la suma de todas las fuerzas de inercia o fuerzas ssmicas (Fi) que se generan en cada entrepiso; esta suma de las fuerzas ssmicas por encima de cada nivel analizado se denomina fuerza cortante (Vi) (vase Figura 11) y el lugar geomtrico donde acta esta fuerza en un nivel es el centro de cortante (CC).V1 V2 Vn-1 Fn Vn n =F Fn-1 F2 F1 Resultante de las fuerzas aplicadas en el edificio. CM CC Fi Vi Figura 11. Esquema de la ubicacin de la fuerza ssmica y fuerza cortante. Centro de rigidez El centro de rigidez (CR) representa en centro geomtrico de las rigideces de los elementos estructurales de un nivel y es el punto del entrepiso que al aplicar una fuerza cortante, el nivel se traslada sin rotar respecto al nivel inferior (vase Figura 12), esta situacin es hipottica, ya que la fuerza cortante se aplica en el centro de cortante. Momento torsor El momento torsor (Mt) es originado por la situacin dada al aplicar la fuerza cortante en el centro de cortante y el edificio moverse alrededor del centro de rigidez, lo que hace que el edificio adems de trasladarse, gire alrededor del mencionado punto. La anterior condicin no es ideal para los elementos verticales (columnas y muros de corte), por ser los elementos que mantienen unidos los distintos entrepisos y deben soportar entonces unas fuerzas muy grandes. Asimismo este momento torsor se puede descomponer en pares de fuerzas que se suman a las fuerzas de inercia, incrementadolas de esta manera. El momento torsor se puede obtener de dos formas: las ms sencilla es producto de la fuerza cortante del nivel multiplicada por su distancia con respecto al centro de rigidez de ese nivel y la segunda es considerando el grado de libertad dinmico de rotacin por nivel en un anlisis de este tipo. Excentricidades La menor distancia entre la lnea de accin de la fuerza cortante y el centro de rigidez se denomina excentricidad esttica (e) y representa el brazo que originSismos emblemticos ocurridos en VenezuelaLa sismicidad en Venezuela est relacionada con la actividad de fallas que entrecruzan el pas. El principal sistema defallas sismognicasest formado por las fallas de Bocon, San Sebastin y el Pilar, las cuales forman el lmite principal entre la Placa del Caribe y la Placa de Sur Amrica -hecho causante de los sismos ms severos ocurridos en el territorio nacional-. Adems de las fallas antes mencionadas, existen otras fallas menores tales como: Oca-Ancn, La Victoria, Urica, entre otras, capaces de producir sismos importantes en nuestro pas. Lasismicidad histrica en Venezuelarevela que desde 1530 hasta el 2004 han ocurrido 131 eventos ssmicos que han causado daos en poblaciones venezolanas, lo que indica que el conocimiento de la sismicidad de una zona en particular es importante a objeto de planificar y construir viviendas de la manera ms eficiente posible, minimizando el riesgo poblacional de vivir en zonas de alta amenaza ssmica. A continuacin podemos observar grficamente cual ha sido la distribucin del nmero de eventos ssmicos que han ocurrido en Venezuela desde 1990 hasta el presente Marzo 2004, siendo importante destacar un aumento sustancial a partir del ao 2001, debido al incremento del nmero de estaciones sismolgicas pertenecientes a la Red Sismolgica Nacional que permiten abarcar y alcanzar un mayor detalle de la sismicidad en todo el territorio nacional.a el momento torsor. Por otra parte, el cociente entre el.Qu es una Falla Geolgica?Unafallaes una grieta en la corteza terrestre. Generalmente, las fallas estn asociadas con, o forman, los lmites entre las placas tectnicas de la Tierra. En una falla activa, las piezas de la corteza de la Tierra a lo largo de la falla, se mueven con el transcurrir del tiempo. El movimiento de estas rocas puede causar terremotos. Las fallas inactivas son aquellas que en algn momento tuvieron movimiento a lo largo de ellas pero que ya no se desplazan. El tipo de movimiento a lo largo de una falla depende del tipo de falla. A continuacin describimos los pricipales tipos de fallas.

LasFallas geolgicasson estructuras muy comunes en la corteza terrestre, en Venezuela existen varias de ellas formandocomplejossistemas, sobresaliendo en importancia las fallas que constituyenel contacto entre la placa deSurAmricay la placa del Caribe.

Las fallas de Bocon, SanSebastan,El Pilar y Oca - Ancn, conforman la zona de mayor actividad (desplazamiento) en lainteraccinde las placas en nuestropasconvirtindoseasen los rasgos neotectnicos mas importantes.

En la actualidad aun noexisteun consenso preciso para definir el lmite exacto entre una placa y otra,pudindoseestablecerel norte de Venezuela, incluyendo toda la cuenca del Lago de Maracaibo, en una zona de transicin entre la placa Caribe y Suramrica.Algunos autores indican que a partir de estas fallas se puede establecer el limite de las placas,infirindoseque el territorio esta dividido sobre una y otra, ejemplo si consideramos estateora, a partir de los Llanos nos encontramos definitivamente sobre la placa Suramericana y en la parte norte de este contactocorresponderaa la placa del Caribe.

Este conjunto de fracturas comparten suclasificacino tipo,calificndolascomofallas predominantemente de transcurrencia (rumbo deslizantes) de tipo dextral,caracterizada por una tectnica extensiva y el desarrollo de estructuras de traccin.Venezuela es un pas ssmico?

Los eventos ssmicos representan uno de los mayores riesgos potenciales en Venezuela en cuanto a prdidas humanas y econmicas. En la actualidad, aproximadamente un 80% de la poblacin vive en zonas de alta amenaza ssmica, variable que aumenta el nivel de riesgo, hacindolo cada vez mayor a medida que se eleva el ndice demogrfico y las inversiones en infraestructura.

Desde la fundacin de los primeros asentamientos coloniales en el Siglo XVI, el pas ha sufrido los efectos de los terremotos. Su historia ssmica revela que durante el perodo 1530-2004, han ocurrido ms de 130 eventos ssmicos, los cuales han provocado algn tipo de dao en varias poblaciones venezolanas.

En Venezuela, la zona de mayor actividad ssmica corresponde a una franja de unos 100 km de ancho, definida a lo largo de los sistemas montaosos de Los Andes, la Cordillera Central y la Cordillera Oriental, lugares en los que se ubican los principales sistemas de fallas sismognicas del pas: Bocon, San Sebastin y El Pilar, respectivamente.

Adems de este sistema de accidentes tectnicos, existen otros sistemas activos menores (por ejemplo: Oca-Ancn, Valera, La Victoria y Urica) capaces de producir sismos importantes.

Los sistemas de fallas de Bocon - San Sebastin - El Pilar, han sido propuestos como el lmite principal entre las Placas Caribe y Amrica del Sur, causante de los sismos ms severos que han ocurrido en el territorio nacional.